JP4829326B2 - 漏れを検査しかつ漏れの箇所をつきとめるための方法ならびに該方法を実施するために適した装置 - Google Patents

Description

本発明は、試験体または容器の壁における漏れをガス分圧の変化の測定および評価によって確認するための方法ならびに試験体または容器の壁における漏れをガス分圧の変化の測定および評価によって確認するための装置に関する。

漏れもしくはリークをテストガス、有利にはヘリウムによって検査しかつ場合によっては確認することが知られている。このためには、漏れを検査したい壁が差圧にさらされる。高い方の圧力を伴った側ではテストガス分圧が増加させられる。漏れが存在している場合には、テストガスが通流する。低い方の圧力を伴った面には、テストガス分圧の上昇を記録するテストガスディテクタ、通常は質量分析計が位置している。

質量分析計は比較的高価であると共に敏感である。質量分析計は約１０^−４ｍｂａｒ以下の圧力でしか運転することができない。したがって、質量分析計の使用は比較的高い技術的な手間と金銭的な費用とに関連している。

本発明の課題は、冒頭で述べた形式の方法を改善すると共に該方法を実施するために適した装置を改良して、技術的な手間と金銭的な費用とが削減されているようにすることである。

この課題を解決するために本発明の方法では、酸素不含のガスで充填された正圧下にある容器の壁における漏れの確認を、前記ガスをスニッファ先端部によって吸い込みかつ該スニッファ先端部によって吸い込まれたガスにおける酸素の存在を酸素センサによって検査するように実施するようにした。さらに、前記課題を解決するために本発明の第１の装置によれば、酸素をテストガスとして使用する場合に酸素センサが設けられており、該酸素センサが、測定・評価装置に接続されており、酸素不含のガスで充填された正圧下にある容器の壁における漏れの確認が、前記ガスをスニッファ先端部によって吸い込みかつ該スニッファ先端部によって吸い込まれたガスにおける酸素の存在を酸素センサによって検査するように実施されるようにした。さらに、前記課題を解決するために本発明の第２の装置によれば、スニッファ先端部が、チャンバを備えた管路に接続されており、チャンバ内に酸素センサが位置しており、酸素不含のガスで充填された正圧下にある容器の壁における漏れの確認が、前記ガスをスニッファ先端部によって吸い込みかつ該スニッファ先端部によって吸い込まれたガスにおける酸素の存在を酸素センサによって検査するように実施されるようにした。

酸素をテストガスとして使用することによって、酸素センサをテストガスディテクタとして使用することができる。固体電解質型酸素センサが使用されると有利である。この固体電解質型酸素センサは、かなりの時間以来、たとえば自動車触媒に対する排ガス監視で使用されている。固体電解質型酸素センサでは、この固体電解質型酸素センサを運転するために高真空は不要となる。固体電解質型酸素センサは、マイクロ構造で形成されている場合には広い範囲で線形であり、とりわけ十分に敏感であるので、本発明による漏れ検査は、ヘリウムリークテストに匹敵し得る感度で実施することができる。さらに、酸素をテストガスとして使用することは、この漏れ検査法の使用者に、多くの使用事例において特に有利であるガス、つまり酸素の存在が直接報知されるという別の利点を有している。

負圧下にある容器における漏れを検査しかつ漏れの箇所をつきとめるための装置を示す図である。 組み合わされた酸素／圧力センサを示す図である。 酸素不含のガスで充填された、正圧下にある容器における漏れを検査しかつ漏れの箇所をつきとめるための装置を示す図である。 酸素含有のガスで充填された試験体における漏れを積分法により検査するための装置を示す図である。

以下に、本発明を実施するための形態を図面につき詳しく説明する。

図１には、負圧下にある容器が符号１で示してある。この容器１には真空ポンプ２が弁３を介して接続されている。容器１内には酸素センサ４が位置している。この酸素センサ４は線路５を介して記録装置６に接続されている。付加的に容器１内には圧力センサ７が位置している。この圧力センサ７は線路８を介して記録装置９に接続されている。両装置６，９は評価ユニット１１に接続されている。この評価ユニット１１は警報器１２に接続されている。容器１の壁に位置する漏れもしくはリークは符号１３で示してある。

漏れ１３が容器１の排気された状態で発生すると、空気が容器１内に到達する。これによって、酸素分圧が変化する。このことは測定装置６によって確認される。この測定装置６自体は評価ユニット１１を介して漏れ表示を生ぜしめる。圧力センサ７と測定装置９とによって、酸素分圧と全圧との比率、すなわち酸素濃度を評価することが可能となる。酸素濃度が、たとえば１５％よりも高くなると漏れ表示が生ぜしめられ得る。

さらに、容器１の排気の間、影響を与える予め既存の漏れ１３を確認することも可能である。このことは、たとえば排気の間、規定された時点で測定された酸素分圧の値が評価ユニット１１において、密な容器１に関して収容されかつメモリされた早期の測定値と比較されることによって行うことができる。

さらに、図１に示した装置はスプレイガン１５を有している。このスプレイガン１５は、酸素不含のガス、たとえばＮ_２を備えた圧力容器１６に接続されている。第１の測定段階で容器１の壁における漏れ１３が確認された場合には、容器１の、酸素不含のガスによる局所的な噴霧によって漏れ１３の箇所をつきとめることができる。ガス噴流が漏れ１３を通過する場合には、この時間の間、酸素は容器１内に進入しない。この結果、容器１内の酸素分圧の短時間の減少が生ぜしめられる。この減少は酸素センサ４によって記録され、測定装置６によって表示される。これによって、噴霧動作と漏れ１３の位置との直接的な相関関係が付与されているので、漏れ１３の箇所を正確につきとめることが可能となる。

酸素分圧の減少が急勾配であればあるほどかつ／または酸素センサ４の応答時間が小さければ小さいほど、益々迅速に漏れの箇所のつきとめを実施することができる。したがって、漏れを検査しかつ漏れの箇所をつきとめることは、容器１の元々のガス充填が酸素不含である場合に特に敏感となる。さらに、分圧の減少には、酸素を消費するガスをテストガスとして使用することによって影響を与えることができる。このガス、たとえばプロパン、ブタンまたはこれに類するものでは、漏れ１３の手前の酸素押退けの他にさらに、容器１に設けられた酸素センサ４の熱い表面で酸素消費が生ぜしめられるので、測定効果が増大されている。

図１に示した構成では、酸素センサ４と圧力センサ７とが空間的に分離されている。この分離は固体電解質型酸素センサの場合には省略することができる。なぜならば、通常、この固体電解質型酸素センサが加熱線材を装備しているからである。図２には、この種の酸素センサ４が示してある。共通の支持体１８には、酸素センサ構成素子１９（たとえば相互間に位置する固体電解質を備えた２つの白金電極）だけでなく加熱線材２１も取り付けられている。この加熱線材２１は、自体公知の形式で測定ブリッジ（図示せず）の構成部分を成していて、ひいては同時に熱伝導真空計の圧力センサの機能を有している。

図３に示した実施例では、酸素不含のガスで充填された、正圧下にある容器１の漏れが検査される。この容器１は、その都度のガスに対する蓄え容器または試験体であってよい。この試験体は、漏れ検査の目的のために圧力容器２０によって酸素不含のガスで充填されている。

漏れ検査と漏れの箇所のつきとめとはスニッファ２２によって行われる。このスニッファ２２の先端部２３は容器１にわたって案内される。スニッファ２２には管路２４が接続されている。この管路２４はフィードポンプ２５、たとえばダイヤフラムポンプの入口側に接続されている。吸い込まれたガス流は、スニッファ２２とフィードポンプ２５との間の経路に設けられたチャンバ２６に到達する。このチャンバ２６内には酸素センサ４が位置している。この酸素センサ４の信号は、図１に示した構成と同様に線路５を介して測定装置６に供給される。

スニッファ２２が空気を吸い込んでいる限り、センサ４は空気中の酸素に基づき一定の信号を供給している。スニッファ先端部２３が漏れを通過すると、酸素供給が減少させられるかまたは中断される。図１に示した実施例における漏れの箇所のつきとめに対して説明したように、酸素センサ４は酸素分圧の変化を記録するので、漏れの存在だけでなく漏れの位置も確認可能となる。この方法でも、酸素を消費するガスが容器または試験体１内に位置している場合には測定効果が増大される。

図４に示した構成では、酸素含有のガスで充填された試験体１の漏れが試験チャンバ３１内で積分法により検査される。自体公知の形式では、試験チャンバ３１が管路３２を介して真空ポンプ３３によって排気される。管路３２には、酸素センサ４を備えたチャンバ２６が位置している。排気の間、酸素が試験体１から流出すると、この酸素がチャンバ２６を通流しかつセンサ４と測定装置６とによって記録される。説明したように、測定結果と、密な試験体１における早期の測定との比較によって、より良好な漏れ検査結果が得られる。この目的は、試験チャンバ３１が試験体１の挿入後に酸素不含のガスで充填され、これによって、既存の大気酸素が漏れ検査を妨害しないことによっても達成される。

１ 容器
２ 真空ポンプ
３ 弁
４ 酸素センサ
５ 線路
６ 測定装置
７ 圧力センサ
８ 線路
９ 測定装置
１１ 評価ユニット
１２ 警報器
１３ 漏れ
１５ スプレイガン
１６ 圧力容器
１８ 支持体
１９ 酸素センサ構成素子
２０ 圧力容器
２１ 加熱線材
２２ スニッファ
２３ 先端部
２４ 管路
２５ フィードポンプ
２６ チャンバ
３１ 試験チャンバ
３２ 管路
３３ 真空ポンプ

Claims (8)

1. 試験体または容器の壁における漏れを酸素センサ（４）による酸素分圧の減少の記録によって確認するための方法において、酸素不含のガスで充填された正圧下にある前記試験体または容器（１）の壁における漏れの確認を、前記ガスをスニッファ先端部（２３）によって吸い込みかつ該スニッファ先端部（２３）によって吸い込まれたガスにおける酸素の存在を酸素センサ（４）によって検査するように実施し、スニッファ（２２）に管路（２４）が接続されており、該管路（２４）が、ダイヤフラムポンプの形のフィードポンプ（２５）の入口側に接続されており、スニッファ先端部（２３）を前記試験体または容器にわたって案内することを特徴とする、試験体または容器の壁における漏れを酸素センサによる酸素分圧の減少の記録によって確認するための方法。
2. 酸素不含のガスが、酸素を消費するガスである、請求項１記載の方法。
3. スニッファ先端部（２３）によって吸い込まれたガスを、酸素センサ（４）が位置しているチャンバ（２６）を通して通流させる、請求項１または２記載の方法。
4. 請求項１から３までのいずれか１項記載の方法により、試験体または容器の壁における漏れを酸素センサ（４）による酸素分圧の減少の記録によって確認するための装置において、酸素をテストガスとして使用する場合に酸素センサ（４）が設けられており、該酸素センサ（４）が、測定・評価装置（６，１１，１２）に接続されており、酸素不含のガスで充填された正圧下にある前記試験体または容器（１）の壁における漏れの確認が、前記ガスをスニッファ先端部（２３）によって吸い込みかつ該スニッファ先端部（２３）によって吸い込まれたガスにおける酸素の存在を酸素センサ（４）によって検査するように実施されることを特徴する、試験体または容器の壁における漏れを酸素センサによる酸素分圧の減少の記録によって確認するための装置。
5. 酸素センサ（４）が、固体電解質型酸素センサである、請求項４記載の装置。
6. 酸素センサ（４）が、共通の支持体（１８）を有しており、該支持体（１８）に加熱線材（２１）が取り付けられており、該加熱線材（２１）が、圧力センサ（７）を形成している、請求項５記載の装置。
7. 請求項１から３までのいずれか１項記載の方法により、試験体または容器の壁における漏れを酸素センサ（４）による酸素分圧の減少の記録によって確認するための装置において、スニッファ先端部（２３）が、チャンバ（２６）を備えた管路（２４）に接続されており、チャンバ（２６）内に酸素センサ（４）が位置しており、酸素不含のガスで充填された正圧下にある前記試験体または容器（１）の壁における漏れの確認が、前記ガスをスニッファ先端部（２３）によって吸い込みかつ該スニッファ先端部（２３）によって吸い込まれたガスにおける酸素の存在を酸素センサ（４）によって検査するように実施されることを特徴する、試験体または容器の壁における漏れを酸素センサによる酸素分圧の減少の記録によって確認するための装置。
8. ガス流れを発生させるフィードポンプ（２５）がダイヤフラムポンプである、請求項７記載の装置。

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